预放电避雷针原理及应用-张大明
浅谈预放电避雷针的原理与应用
作者：张大明（北京工程有限公司三亚半山半岛项目部）
摘要：本文从预放电避雷针自身结构和相关测试等方面介绍该避雷针的防护原理和性能特点。
关键词：预放电避雷针保护范围原理特性应用
一、前言
众所周知，外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。其中接闪器的作用是让在一定范围内出现的闪电能量按照人们设计的通道泄放到大地中去。被保护物的安全在很大程度上取决于能不能利用有效的接闪器，把一定保护范围的雷闪放电捕获到，导入预先设计的对地泄放的合理途径之中。
1990年，美国佛罗里达大学国际雷电研究和试验中心主任Rakov教授提出：接闪器如能产生一个较长的上行迎面先导，那么其吸引效应就会被加强；上行迎面先导越长，加强作用越大。预放电避雷针相比普通避雷针在同一处同一安装高度时，提前发射出与正在下行的梯级先导相连的上行迎面先导。这个提前发射的上行迎面先导可以推进更长的距离。可以更加有效地捕获雷电流，从而避免建筑物其它部位遭受雷击。
二、预放电避雷针的工作原理
预放电避雷针的工作原理就是产生一个比普通避雷针更快的上行先导。
图一预放电避雷针工作原理图
如图一所示，d’间隙位于预放电电子触发装置（无源的电子触发回路）内部。d间隙由针体上部电极与预放电电子触发装置外壳组成的。上部电极在上行先导放电时，用于向上产生火花。
无雷电云时，大气中的电场强度E约为300V/m。有雷电云时，雷云与地之间的电场强度E为10kV/m～20kV/m时，通过底部电极吸收空间电场的能量并将电荷储存在预放电电子触发装置内部。电荷充电到一定程度时，通过其上部电极(d间隙击穿)放电，针体上部和尖端周围形成强烈的电晕放电（离子层），提前产生一个向上发射的迎面先导，使下行先导放电通道畸变。上行迎面先导迅速向下行先导方向传播并捕获雷电，形成主放电通道，雷电流伴随着闪电和雷鸣由主放电通道泄放入地，从而避免预放电避雷针周围的被保护物遭受雷击。
三、预放电避雷针的工作特性
1、能量自给的预放电电子触发装置，无需外接电源触发；
2、相同高度下，预放电避雷针比普通避雷针保护范围更大；
3、落雷准确度高，减少了雷击于被保护物的概率；
4、免维护，无源、无需供电、无损耗元件；
5、安全可靠，无放射性元素、不锈钢材料、耐腐蚀能力强；
6、重量轻，荷载小，安装简便；
四、预放电避雷针保护范围的计算
保护半径Rp由实际测量的ΔT、被保护物的防雷等级或雷击危险评估计算出的保护等级和预放电避雷针针尖至被保护物的垂直距离h的三个因素决定。
法国国家防雷标准NFC17-102标准规定：有效高度h为预放电避雷针针尖至被保护物的垂直距离，Rp为水平面上的保护半径。
图二预放电避雷针保护范围示意图
Rp=
式中：ΔT--预放电时间
ΔL--预放电的抢先距离ΔL＝VΔT
Rp--水平面上的保护半径
V -- 平均先导传播速度(取V=1m/μs)，
B -- 闪电中心
D -- 滚球半径（击距）：GB50057-94规定第Ⅰ类建筑物：30m、第Ⅱ类建筑物：45m、第Ⅲ类建筑物：60m
五、工程实例
中铁十六局集团机关办公楼为二级防雷建筑物，设计选用了法国杜尔-梅森卫星+ESE5000、安装高度为5米的预放电避雷针，其预放电时间为50微秒（查表1），其保护半径可直接对照选型表查得。
表1“satelit+”产品型号及预放电时间
表2 不同型号不同安装高度的“satelit+”对二类防雷建筑物的保护半
径（Rp）
根据现场实际情况，总安装高度为5米的预放电避雷针高于主、辅楼屋面最高处的高度分别为2.1米和7.1米。
查表2得出主楼的保护半径为：35米；
查表2得出辅楼的保护半径为：87米。
因中铁十六局集团机关办公楼主楼的长度为70米，大楼的总长度为118米，高度为5米的避雷针满足保护主楼及辅楼不受雷电侵害的要求。
六、结论
预放电避雷针已有10多年的运行经验，作为特殊设计的这种接闪器可以在其附近产生更强的电离，用一特殊的无源电子触发装置和在梯级下行先导临近时产生的高电场中提供一小气隙击穿的电极对，在接闪器上附加一个高电压来产生电离。预放电避雷针发出的向上迎面先导要比普通避雷针早ΔT。这个向上的迎面先导在于与闪击产生的向下梯级放电先导会合。这个提前发射出的先导是在较普通避雷针发射先导所需更小的电场时产生的，把这个ΔT转换为一长度ΔL 的增加值，即ΔL=νΔT，其保护范围比普通避雷针大得多，一支预放电避雷针可以代替多支普通避雷针。
七、参考文献
《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)
《建筑物电子信息系统防雷设计规范》GB50343-2004
《电力系统过电压与绝缘配合》（清华大学出版社）
《美国国际雷电研究和测试中心简介及人工触发雷电研究发展》（广东省防雷中心：陈昌、陈绍东、黄智慧）
法国防雷标准NFC 17102
避雷器避雷针的工作原理
避雷器避雷针的工作原理 避雷器能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量保护电工设备免受瞬时过电压危害又能截断续流不致引起系统接地短路的电器装置。避雷器通常接于带电导线与地之间与被保护设备并联。当过电压值达到规定的动作电压时避雷器立即动作流过电荷限制过电压幅值保护设备绝缘电压值正常后避雷器又迅速恢复原状以保证系统正常供电。避雷器避雷针原理避雷针分为被动/普通避雷针和主动/提前放电避雷针。提前放电避雷针主要由激发器从自然界的电场中吸收并贮存能量规范的避雷针安装使避雷针针尖与大地处于等电位状态。该避雷针保护范围比普通避雷针的保护范围更大。雷闪发生前激发器与针尖之间的电位差大致相当于雷云与大地之间的电位它们之间的电压降使避雷针尖端放电从而产生一个早期的上升先导改变雷云的向下先导的走向将建筑物的落雷点转移到自身上来并迅速、安全地将雷电安全地泄放到大地避免建筑物受到雷击。避雷器的特点及作用避雷器的作用是用来保护电力系统中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏的一个电器。避雷器的类型主要有保护间隙、阀型避雷器和氧化锌避雷器。保护间隙主要用于限制大气过电压一般用于配电系统、线路和变电所进线段保护。阀型避雷器与氧化锌避雷器用于变电所和发电厂的保护在500KV及以下系统主要用于
限制大气过电压在超高压系统中还将用来限制内过电压或作内过电压的后备保护。开放式间隙避雷器间隙避雷器的工作原理基于电弧放电技术当电极间的电压达到一定程度时击穿空气电弧在电极上进行爬电。优点放电能力强通流量大可以达到100KA漏电流小热稳定性好缺点残压高反映时间慢存在续流工艺特点由于金属电极在放电时承受较大电流所以容易造成金属的升华使放电腔内形成金属镀膜影响避雷器的启动和正常使用。放电电极的生产主要还是集中在国外一些避雷器生产企业电极的主要成分是钨金属的合金。工程应用该种结构的避雷器主要应用在电源系统做B 级避雷器使用。但由于避雷器自身的原因容易引起火灾避雷器动作后飞出脱离配电盘等事故。根据型号的不同适合与各种配电制式。工程安装时一定要考虑安装距离避免引起不必要的损失和事故。密闭式间隙避雷器优点放电电流大测试最大50KA实际测量值漏电流小无续流无电弧外泻热稳定性好缺点残压高反映时间慢工艺特点石墨为主要材料产品内采用全铜包被解决了避雷器在放电时的散热问题不存在后续电流问题最大的特点是没有电弧的产生且残压与开放式间隙避雷器比较要低很多。工程应用该种避雷器应用在各种B、C类场合与开放式间隙比较不用考虑电弧问题。根据型号的不同该种产品适合与各种配电制式。登高电气有限公司为社会提供了最全面最先进的防雷产品登
避雷针的构造和作用
避雷針的構造和作用 人類為了避免雷擊的災害，就在較高大突出的建築物上裝了「避雷針」。避雷針的一端是尖尖的，因為尖的這一端有吸電的特性，可以把天空中漫無目標的電緩慢的吸引下來而逐漸中和，使雲層裡的電量減少到最低的程度。這樣一來，雲層和大地之間就不會發生雷擊的現象了。 避雷針的構造可分為「突針」、「避雷導線」、「接地電極」三大部分。 突針 避雷針本身是一支上端尖銳的銅棒，直徑約一點二公分左右。每一支避雷針，都有一定的避雷保護範圍，如下圖所表示的，是以針尖向下角六十度所形成的圓錐體範圍為安全面積。 避電導線 這是接在突針下方，把空中的電導到地底的導線。導線本身是比竹筷還粗的雙股銅線，銅線外圍要用硬質塑膠管保護，並且要避開電話線、瓦斯管及電線等至少一公尺以上。 接地電極 所謂「接地」，就是將電流導引到地下，讓電流被大地吸收而消失。避雷針能不能把雲裡強大的閃電吸收，和接地的效果有很密切的關係。接地電極是接在避雷導線下端一塊比手掌厚的約十六開圖畫紙大的銅板，必須埋入地下約三公尺深處。銅板下面通會鋪上一層煤炭渣並撒上食鹽，目的就是要讓電流能大量而順利地導入地下。 避雷針的原理 1. 避雷針是將雷雨時之短暫沖激「電流」(Surge Currents)以地線導至地下，以保護不致受到閃電之損害。 2. 避雷針頂端必須高出建築物之上，俾能產生適當之保護半徑，接地之路徑須為全部低電阻之導體，下端必須埋入地下甚深，使其永遠與潮濕土壤保持良好接觸。 富蘭克林式避雷原理 此款避雷針系依據富蘭克林避雷原理為基礎，在雷雨氣候裡，高樓上 空出現帶電雲層時，避雷針和高樓頂部都被感應上大量電荷。由於避 雷針頂端呈尖針狀，而靜電感應時，避雷針與天空中電荷型成電容放 電狀態，當天空中累積大量電荷後將擊穿雲層，且由於避雷針尖端效 應能正確的吸收天空雷擊之能量，並藉由建築物良好的接地裝置，正 確的將雲層上的電荷導入大地，使建築物受到良好且安全的保護。
雷电现象和避雷针的发明
雷电现象和避雷针的发明 雷电是大气中一种剧烈的放电现象。由于云层相互摩擦、碰撞而使不同的云层带不同的电，当电压达到可以穿过空气的程度以后，临近的两片云层会发生放电现象，产生电花和巨大的响声。放电时的电流可达几万安到十几万安，产生很强的光和声。放电如果通过人体，能够立即致人死亡，如果通过树木、建筑物，巨大的热量和空气的振动都会使它们受到严重的破坏。 避雷针是一种防止直接雷击的装置。它的作用是将高空的雷电引向自身，使之泻入大地，从而保护周围的建筑物。实际上，避雷针在我国出现最早．据《谷梁传》《左传》《淮南子》等著作记载，在我国南北朝时期即出现了为防止雷击而在建筑物上安装“避雷室”。宋朝以来，许多建筑物都有不同形式的“雷公柱”。广西真武阁四柱不落地，德庆县文庙四柱不顶天，都是古代建筑师为使厅堂的人有地方避开雷击，消除了电学上所称“跨步电压”的危险。 现代避雷针是美国科学家富兰克林发明的。富兰克林认为闪电是一种放电现象。为了证明这一点，他在1752年7月的一个雷雨天，冒着被雷击的危险，将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中，在金属线末端拴了一串铜钥匙。当雷电发生时，富兰克林手接近钥匙，钥匙上迸出一串电火花。手上还有麻木感。幸亏这次传下来的闪电比较弱，富兰克林没有受伤。在成功地进行了捕捉雷电的风筝实验之后，富兰克林在研究闪电与人工摩擦产生的电的一致性时，他就从两者的类比中作出过这样的推测：既然人工产生的电能被尖端吸收，那么闪
电也能被尖端吸收。他由此设计了风筝实验，而风筝实验的成功反过来又证实了他的推测。他由此设想，若能在高物上安置一种尖端装置，就有可能把雷电引入地下。富兰克林把这种避雷装置：把一根数米长的细铁棒固定在高大建筑物的顶端，在铁棒与建筑物之间用绝缘体隔开。然后用一根导线与铁棒底端连接。再将导线引入地下。富兰克林把这种避雷装置称为避雷针。经过试用，果然能起避雷的作用。避雷针的发明是早期电学研究中的第一个有重大应用价值的技术成果。 防直击雷电的避雷装置一般由三部分组成，即接闪器、引下线和接地体；接闪器又分为避雷针、避雷线、避雷带、避雷网。以避雷针作为接闪器的防雷电原理是：避雷针通过导线接入地下，与地面形成等电位差，利用自身的高度，使电场强度增加到极限值的雷电云电场发生畸变，开始电离并下行先导放电；避雷针在强电场作用下产生尖端放电，形成向上先导放电；两者会合形成雷电通路，随之泻入大地，达到避雷效果。实际上，避雷针是引雷针，可将周围的雷电引来并提前放电，将雷电电流通过自身的接地导体传向地面，避免保护对象直接遭雷击。 而避雷针在最初发明与推广应用时，教会曾把它视为不祥之物，说是装上了富兰克林的这种东西，不但不能避雷，反而会引起上帝的震怒而遭到雷击，但是，在费城等地，拒绝安置避雷针的一些高大教堂在大雷雨中相继遭受雷击。而比教堂更高的建筑物由于已装上避雷针，在大雷雨中却安然无恙。
电磁感应及其应用
一、选择题 （11·河池）9．科学家的发明与创造推动了人类文明的进程。在下列科学家中，首先发现电磁感应现象的是A．法拉第 B．焦耳 C．奥斯特 D．安培 答案：A （11·苏州）10．如图所示，导体AB水平置于蹄形磁铁的磁场中，闭合开关后，导体AB在下列运动情况中，能使图中小量程电流表指针发生偏转的是 A．静止不动 B．水平向右运动 C．竖直向上运动 D．竖直向下运动 答案：B （11·宿迁）11．如图所示装置可探究感应电流产生的条件，下面操作中能产生感应电流的是 A．保持磁铁静止，将导体棒ab上下移动 B．保持导体棒ab静止，将磁铁左右移动 C．保持导体棒ab静止，将磁铁上下移动 D．保持导体棒ab静止，将磁铁沿导体棒ab方向前后移动答案：B
（11·连云港）5．关于发电机的工作原理，下列说法正确的是 A．电流的热效应 B．电流周围存在磁场 C．电磁感应现象 D．磁场对通电导体的作用 答案：C （11·南京）7．如图所示的四幅图中能说明发电机工作原理的是 答案：A （11·肇庆）9．如右图所示，以下四种措施不能 ．．使电流表指针偏转的是 A．将条形磁铁向下插入线圈 B．将条形磁铁从线圈中抽出 C．让条形磁铁静止在线圈中 D．条形磁铁静止而将线圈向上移动 答案：C （11·无锡）11．如图所示为“探究感应电流产生条件”
的实验装置．回顾探究过程，以下说法正确的是 A．让导线ab在磁场中静止，蹄形磁体的磁性越强，灵敏电流计指针偏转角度越大 B．用匝数较多的线圈代替单根导线ab，且使线圈在磁场中静止，这时炙敏电流计指针偏转角度增大 C．蹄形磁体固定不动．当导线ab沿水平方向左右运动时，灵敏电流计指针会发生偏转 D．蹄形磁体固定不动，当导线ab沿竖直方向运动时，灵敏电流计指针会发生偏转 答案：C （11·兰州）13．关于电磁感应现象，下列说法正确的是 A．电磁感应现象中机械能转化为电能 B．感应电流的方向只跟导体运动方向有关 C．感应电流的方向只跟磁场方向有关 D．导体在磁场中运动，能够产生感应电流 答案：A （11·泉州）4．在如图所示的实验装置图中能够说明电磁感应现象的是
避雷器的结构及原理、图文 民熔
避雷器 避雷器的作用当雷电过电压沿架空线路侵入变配电所或其他建筑物内时，将发生闪络，甚至将电气设备的绝缘击穿。因此，假如在电气设备的电源进线端并联一种保护设备即避雷器，如图1,当过电压值达到规定的动作电压时，避雷器立即动作，流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘;电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电 避雷器的保护作用基于三个前提: 1、伏秒特性与被保护绝缘的伏秒特性有良好的配合 2、保证其残压低于被保护绝缘的冲击电气强度 3、被保护绝缘必须处于该避雷器的保护距离之内避雷器的要求: 1、正常运行时不放电，过电压时放电正确动作 2、放电后要有自恢复功能 避雷器的相关参数持续运行电压:即允许长期工作电压。它应等于
或大于系统的最高相电压。 额定电压（“KV”：最大工作电压（“弧灭火电压”）可在短时间内使用。术语保险杠可以在工作电压下放电并关闭电弧。访友脚印暂没有访客留下脚印！很久这是保护装置的特性和结构的基本参数和设计基础。 工作频率容许电压性能：指示性氧化锌抵抗在规定条件下过压的能力。 额定放电电流（“KA”：用于分离避雷器电平的放电电流峰值220KV 及以下系统不得超过5KA的剩余电压，也就是说，在冲击电流的影响下，避雷针两端产生的电压可以理解为避雷针两端所承受的最大电压。 避雷器的分类和结构用于阀型、管型、有限金属氧化物保护形式。 阀避雷针主要分为两大类：普通阀避雷针和磁性鼓风机避雷针。Tic.Les普通阀避雷器是FS和FZ系列；磁性鼓风机避雷器是FCD和FCZ.Les阀式防雷装置模型中使用的符号如下： 电力站：Y电路：D-旋转电机：C-with磁性鼓风机放电间隙。 阀挡板主要由串联连接到碳化硅电阻板（“阀板”）的平面火花空间构成，该平面火花空间安装在密封的陶瓷管中，并装有安装的连接螺栓。在保险杠中，具有非线性特性，高电压强度和低电压强度。 一种阀式保险杠不能在正常工作电压下通过一个点火间隔穿孔，但在过压电压下通过一段点火间隔撞击保险杠。大型雷电波通过电阻器平稳地流入地面，而电阻器阀板对矿井电流产生的工作频率电压具有很大的电阻。这就可以通过火花间隔中断工作频率的电流并恢复正
避雷器与避雷针的区别
1.避雷器与避雷针的区别 避雷针：避雷针实际是引雷针，一般避雷针比所有的被保护物体高，避雷针的顶部为金属尖端，底部与接地网作良好连接，接地电阻一般在10欧姆以下。在雷雨天气，由于顶部尖端对电场的强烈畸变作用，吸引附近雷云对避雷针尖端放电，通过良好的接地中和雷云电荷，从而保护其它物体免遭雷击。 避雷器：避雷器实际上是一种非线性极好的电阻，在高电压下电阻很小，在低电压下电阻很高，作用类似于稳压二极管。目前避雷器一般为氧化锌避雷器，主要元件为氧化锌阀片。避雷器在电力系统中与被保护设备并联，正常时泄漏电流很小，不影响系统运行。当系统有过电压时（即超过正常运行电压的高电压），避雷器即呈现低电阻泄放能量，同时限制系统电压的幅值，确保电气设备的绝缘不被击穿。 避雷针——直接接地。利用电荷尖端放电现象不让雷击发生。避雷针和被保护物体是分开的，可以保护比较集中的重要物体。 避雷器——间接接地。利用过电压放电现象让雷击电压通过避雷器进入大地。避雷器和被保护物体是连接的，可以保护带电物体，如输电线路。在正常状态下避雷器内部是不导电的，遇到雷击的时候，它是导电的。 2.浪涌保护与避雷器的区别 浪涌保护器和避雷器不是一回事。 虽然二者都有防止过电压，特别是防止雷电过电压的功能，但在应用上还是有许多区别。 1、避雷器有多个电压等级，从0.38KV低压到500KV特高压均有，而浪涌保护器一般只有低压产品； 2、避雷器多安装在一次系统上，防止雷电波的直接侵入，而浪涌保护器大多安装在二次系统上，是在避雷器消除了雷电波的直接侵入后，或避雷器没有将雷电波消除干净时的补充措施； 3、避雷器是保护电气设备的，而浪涌保护器大多是为保护电子仪器或仪表的； 4、避雷器由于接于电气一次系统上，要有足够的外绝缘性能，外观尺寸比较大，而浪涌保护器由于接于低压，尺寸制作的可以很小。 避雷针原理 常规防雷电可分为防直击雷电、防感应雷电和综合性防雷电。防直击雷电的避雷装置一般由三部分组成，即接闪器、引下线和接地体；接闪器又分为避雷针、避雷线、避雷带、避雷网。以避雷针作为接闪器的防雷电原理是：避雷针通过导线接入地下，与地面形成等电位差，利用自身的高度，使电场强度增加到极限值的雷电云电场发生畸变，开始电离并下行先导放电；避雷针在强电场作用下产生尖端放电，形成向上先导放电；两者会合形成雷电通路，随之泻
避雷针的工作原理
避雷针的工作原理 避雷针，又名防雷针，是用来保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。在被保护物顶端安装一根接闪器，用符合规格导线与埋在地下的泄流地网连接起来。避雷针规格必须符合GB标准，每一个防雷类别需要的避雷针高度规格都不一样。 在雷雨天气，高楼上空出现带电云层时，避雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷，由于避雷针针头是尖的，所以静电感应时，导体尖端总是聚集了最多的电荷。这样，避雷针就聚集了大部分电荷。避雷针又与这些带电云层形成了一个电容器，由于它较尖，即这个电容器的两极板正对面积很小，电容也就很小，也就是说它所能容纳的电荷很少。而它又聚集了大部分电荷，所以，当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体。这样，带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的，避雷针就可以把云层上的电荷导入大地，使其不对高层建筑构成危险，保证了它的安全。
避雷针的工作原理非常简单，它实际上是利用导体将雷电的能量和电流导入了大地，这样电流就不会通过导体装置周围的任何物体，并对它们造成伤害。一般来说，高的建筑物上如果安装一个避雷针，当雷电发生的时候，闪电会寻找导体目标，由于高建筑物上有避雷针这个大导体，闪电就会击中避雷针，击中避雷针之后，连接地下的部分就会将电流导入大地，起到对建筑物的保护作用。 避雷针是以前的叫法，在国标GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》中，已经放弃了这一称呼，而代之以‘接闪杆’。接闪杆与接闪带、接闪线、接闪网、用以接闪的金属屋面、金属构件等，统称为接闪器；接闪器和引下线、接地装置共同组成了建筑物或构筑物的外部防雷装置，用以避免或减少闪电击中建筑物（构筑物）上或其附近造成的物理损害和人身伤亡。 屋顶设置避雷针或避雷线，主要作用是对建筑物和屋面设备起到保护作用。其质量控制主要为：屋面的设备、金属构件、金属管道、金属
避雷针的原理与分布论文
避雷针的原理与分布论文 课题组长谈文超 其他组员薛华星胡博文李宏溢黄光润郑兆聪李骁 研究背景 每天都望见建筑物上端有一些高高竖立起的金属状物体,出于好奇,便提出此课题. 研究目的与意义 研究的目的在于让更多的人了解到避雷针的原理与其分布,纠正人们的思维误区,并引导人的思维根据此原理适当地选择方法进行避雷. 研究方法文献法. 研究形式小组讨论,查阅资料. 活动步骤 1.查找相关资料,尽量找出与课题可能相关的内容,初步确定与之相关的理论依据,进行实地 观察,对比资料. 2.对资料进行分析,讨论,理解,并据此进行适当的延伸和加深,得出较完整的结论. 3.做结题报告. 研究结论 避雷针的原理并不是人们普遍认为的”避雷”,而是在于把雷电吸引到避雷针的尖端上,再通过金属导电把电传入大地,即”引雷” ,以达到保护人免受雷击的危险. 当带电的雷雨云接近建筑物时,由于静电感应,金属棒出现与云层相反的电荷.通过尖端放电,这些电荷不断向大气释放,中和空气中的电荷.达到避免雷击的目的. 避雷针分布在雷云密集的地区,常伴有雷雨. 男性的受击机会会大于女性,是由于男性分泌的雄性激素过多. 避雷针做成蒲公英花的形状可增强避雷针的效果. 研究收获体会 知道了人们的定性思维中有很多误区,等着我们去发现和纠正,科学是没有止境的,新时代科学的大门等着我们用创新的双手去推开. 研究中出现的新问题 如何能提高避雷针的作用以及降低成本. 可否利用避雷针的原理用于收集雷电以供人的生活用电. 感谢人员/指导老师汪亚玲 附录
1．避雷针的发明时间和发明人？ 1744～1750年富兰克林进行的关于一系列实验，例如著名的风筝实验，第一次向人们揭示了雷电只不过是一种大气火花放电现象的秘密。1749年富兰克林创议：接地的高耸的尖形铁棒可以用来保护建筑物，并设计了避雷针的实验。到18世纪末，避雷针获得公认，被普遍采用。 2．避雷针由哪几部分组成的？ 避雷针由接闪器、引下线和接地体组成。接闪器是指直接截受雷击的避雷针的针头、避雷线、避雷带、避雷网，以及用作接闪的金属屋面和技术构件。引下线是指连接接闪器与接地体的金属导体。接地体是指埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体。 3．避雷针的保护原理是什么？ 当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变，在避雷针的顶端，形成局部电场强度集中的空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。 避雷针冠以“避雷”二字，仅仅是指其能使被保护物体避免雷害的意思，而其本身恰恰相反，是“引雷”上身。 4．为什么避雷针要高于被保护物体？ 虽然避雷针的高度比较高，但在雷云与大地之间这个高达几公里，方圆几十公里的大电场内的影响却很限的。雷云在高空随机漂移，先导放电的开始阶段随机地向任意方向发展，不受地面物体的影响，如图所示。当先导放电向地面发展到某一高度H以后，才会在一定范围内受到避雷针的影响，对避雷针放电。 H称为定向高度，与避雷针的高度h有关。 根据模拟试验，当h≤30m时，H≈20h；当h＞30m时，H≈600m。 5．什么是避雷针的保护范围？ 避雷针的保护范围是指被保护物体在此空间范围内不致遭受雷击。 6．在避雷针保护范围内的被保护物体是否绝对安全？ 避雷针保护范围的计算方法是根据雷电冲击小电流下的模拟试验研究确定的，并以多年运行经验做了校验。保护范围是按保护概率99、9%（即屏蔽失效率或绕击0、1%）确定的。也就是说，保护范围不是绝对保险的，而是相对于某一保护概率而言。 7．建筑物安装防雷装置后是否就万无一失了？ 从经济观点出发，要达到万无一失将十分浪费，因此《建筑物防雷设计规范》及其它设计规
大学物理尖端放电演示实验
实验名称：尖端放电 演示内容：演示尖端放电原理的应用：避雷针。 仪器装置：高压电源、模拟避雷针装置。 【实验原理】 当避雷针演示仪接通静电高压电源后，绝缘支架上的两个金属板带电了。在极板间电压超过1万伏时，由于导体尖端处电荷密度大于金属球处，所以金属尖端附近形成了强电场，在强电场的作用下，空气分子被电离，致使极板和金属尖端之间处于连续的电晕放电状态，即尖端放电现象。而金属球与极板间的电场不能达到火花放电的数值，故金属球不放电。在实际应用中，尖端导体与大地相连接，云层中的电荷通过导体与大地中和，因而避免了人身和物体遭到雷电等静电的伤害。如高层建筑物顶端都安有高于屋顶物体的金属避雷针。 【实验操作与现象】 1．将静电高压电源正、负极分别接在避雷针演示仪的上下金属板上，把带支架的金属球放在金属板两极之间。接通电压，金属球与上极板间形成火花放电，可听到劈啪声音，并看到火花。若看不到火花，可将电源电压逐渐加大。演示完毕后，关闭电源。 2．用带绝缘柄的电工钳将带支架的顶端呈圆锥状（尖端）的金属物体也放在金属板两极之间，此时金属球和尖端的高度一致。接通静电高压电源，金属球火花放电现象停止了，但可听到丝丝的电晕放电声，看到尖端与上极板之间形成连续的一条放电火花细线。若看不到放电火花细线，将电源电压提高。演示完毕后，关闭电源。 【注意事项】 1．由于电源电压较高，关闭电源后，不能完全充分放电，故每一步演示后都应取下电源任一极与另一极接头相碰触人工进行放电，以确保仪器设备和操作者的安全。 2．晴天演示电源电压应降低些，阴天演示电源电压应提高些。 3．静电高压电源是用一号电池供电，改变电池伏数（即改变电池电压输出电
无线充电技术(四种主要方式)原理与应用实例图文详解
无线充电已经在电动牙刷、电动剃须刀、无绳电话等部分家电产品中实用化，现在其应用范围又扩大到了智能手机领域及电动汽车和列车领域。未来可以将无线充电装置安装在办公桌内部,只要将笔记本或PDA 等电器放在桌上就能够立即供 电。 以下是四种主要无线充电方式： 无线充电方式 充电 效率 使用频率范围 传输距离 电场耦合方式 电磁感应方式 92% 22KHz 数mm-数cm 磁共振方式 95% 13.56MHz 数cm-数m 无线电波方式 38% 2.45GHz 数m- 1.电磁感应方式
无线供电驱动一枚60W电灯泡，效率高达75%。 电磁感应无线充电产品示意图
电磁感应方式，送电线圈与受电线圈的中心必须完全吻合。稍有错位的话，传输效率就会急剧下降。下图靠移动送电线圈对准位置来提高效率。 目前，市场上支持无线充电的智能手机和充电器大部分都符合总部位于美国的业界团体“无线充电联盟（WPC）”所制定的“Qi”规格。Qi源自汉语“气功”中的“气”， 无线充电方式包括“磁共振”及“电波接收”等多种方式，Qi采用的是“电磁感应方式”。通过实现标准化，只要是带有Qi标志的产品，无论是哪家厂商的哪款机型均可充电。
在伦 敦利用其最新研发的感应式电能传输技术成功实现为电动汽车无线充电。在展示过程中，该公司将电能接收垫安装于雪铁龙电动汽车车身下侧，这样电池就可以通过无线充电系统进行无线充电。
电动牙刷无线充电示意图 一种无线充电器发送和接收原理图
2. 磁共振方式 磁共振方式的原理与声音的共振原理相同。排列好振动频率相同的音叉，一个发声的话，其他的也会共振发声。同样，排列在磁场中的相同振动频率的线圈，也可从一个向另一个供电。 相比电磁感应方式，利用共振可延长传输距离。磁共振方式不同于电磁感应方式，无需使线圈间的位置完全吻合。 应用： 三菱汽车展示供电距离为20cm，供电效率达90％以上。线圈之间最大允许错位为20cm。如果后轮靠在车挡上停车，基本能停在容许范围内。 索尼公司发布的一款样机：无电源线的电视机利用磁场共振实现无线供电的电视机。 还有将供电线圈埋入道路中，在红灯停车时和行驶中为电动汽车充电的构想，以及利用植入轨道中的线圈为行驶中的磁悬浮列车供电的设想。 磁共振方式由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量。
几个有趣的尖端放电实验
几个有趣的尖端放电实验 我们知道在静电学中， 导体带电时，导体表面突出和尖锐的地方，电荷分布比较密集，使其附近形成很强的电场。导体尖端附近空气中残留的正负离子在强电场的作用下发生剧烈的运动，并与空气中的气体分子碰撞，将空气分子电离成许多新的正负离子，那些与尖端带同种电荷的离子，受到排斥，远离尖端，形成“电风”。与尖端带异种电荷的离子受到吸引，奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷，这就是尖端放电。利用尖端放电现象，我们可以完成几个有趣的实验。 (1)可以这样使水带电 实验装置如图1所示，将缝衣针固定在有机玻璃棒上，玻璃棒用夹子固定在铁架台上，针下方放一只盛满清水的塑料盆，塑料盆放在绝缘板上针尖端距水面约5cm~10cm，用导 线将针与感应起电机的一极相连，再将一根导线一端与验电器相连，另一端裸露部分插入水中。转动起电机，由于针的尖端放电，使水带上同种电荷，验电器箔片逐渐张开。 (2)模拟静电除尘 实验装置如图2所示，取圆形铝板一块固定在绝缘支座上(绝缘支座可用玻璃棒固定在底座上制成，在中学物理实验室中易找到，本文后几个实验中均用到绝缘支座)，将缝衣针装上塑料棒后固定在铁架台上，调节铝板与针尖端间距6cm~8cm，用导线将铝板和缝衣针分
别与感应起电机相连，将点燃的蚊香放在铝板和针之间。让起电机起电，使铝板和缝衣针带 电，蚊香烟被铝板吸附，若停止起电，烟又袅袅上升。 (3)旋转的风车 取两个易拉罐，剪一部分铝皮，将铝皮碾压平整，剪出一直径约8cm的圆，再剪成图3a样式的风车，尽量使叶片对称，在其中心处打一小孔，嵌上子母扣作支撑轴承，取缝衣针固定于绝缘支座上，针尖端顶在子母扣的凹坑处，实验装置如图3b所示。实验时，用导线将针与起电机一极相连，转动起电机，起电后，由于叶轮的尖端放电，在反冲作用下，风车 旋转起来。 (4)电风驱动的纸杯 取一个一次性的薄纸杯，在杯底中心处打一小孔，嵌上子母扣作支撑轴承。取自行车辐条一根，一端挫尖，另一端固定于小木块上，尖端顶在子母扣的凹坑里，再取两片大些的易拉罐铝皮，碾压平整，分别剪成长约10cm，宽约4cm的长方形，而后剪成排针状，将两
避雷针的工作原理
避雷针的工作原理是什么？ 常规防雷电可分为防直击雷电、防感应雷电和综合性防雷电。防直击雷电的避雷装置一般由三部分组成，即接闪器、引下线和接地体；接闪器又分为避雷针、避雷线、避雷带、避雷网。以避雷针作为接闪器的防雷电原理是：避雷针通过导线接入地下，与地面形成等电位差，利用自身的高度，使电场强度增加到极限值的雷电云电场发生畸变，开始电离并下行先导放电；避雷针在强电场作用下产生尖端放电，形成向上先导放电；两者会合形成雷电通路，随之泻入大地，达到避雷效果。实际上，避雷针是引雷针，可将周围的雷电引来并提前放电，将雷电电流通过自身的接地导体传向地面，避免保护对象直接遭雷击。通俗的解释就是：避雷针的作用像雨伞为人们遮雨一样，覆盖着它一定范围内的建筑设施，一旦有雷电进入到了这个伞状的范围，雷电就会被避雷针吸引过来，再通过本体泄人大地，从而使伞状以下的建筑不被雷击。避雷针之外还有避雷线，它是通过防护对象的制高点向另外制高点或地面接引金属线的防雷电，它的防护作用等同于在弧垂上每一点都是一根等高的避雷针。后来发展了避雷带，就是在屋顶四周的女儿墙或屋脊、屋檐上安装金属带做接闪器来防雷电，即如你所说的那种。避雷带的防护原理与避雷线一样，由于它的接闪面积大，接闪设备附近空间电场强度相对比较强，更容易吸引雷电先导，使附近尤其比它低的物体受雷击的几率大大减少。再后来又发展了避雷网，分明网和暗网。明网是在避雷带的中间加敷金属线制成的网，然后通过截面积足够大的金属物与大地连接的防雷电，用以保护建筑物的中间部位。暗网则是利用建筑物钢筋混凝土结构中的钢筋网进行雷电防护，只要每层楼的楼板内的钢筋与梁、柱、墙内的钢筋有可靠的电气连接，并与层台和地桩有良好的电气连接，形成可靠的暗网，则这种方法要比其他防护设施更为有效。 法国易敌雷拥有超过40年丰富防雷器生产和防雷工程经验和一支强大的由法国最著名大学和研究机构组成的工程师队伍，使INDELEC（"易敌雷"）防雷器成为雷电保护装置的专家。不论在法国以至世界各地，PREVECTRON防雷器经过数十年势不可挡的成功，INDELEC（易敌雷）目前正全力推出其最新研究成果：PREVECTRON（第二代）避雷针。（以下称PREVECTRON 2） INDELEC避雷针是如何动作的 当雷暴来临时，所产生的能量是相当巨大的（每米达到几千伏），PREVECTRON 2早期预放电防雷器的空气终端从自然界的电场中吸收能量，下端能量收集电极把电能量贮存在防雷器触发装置内。每当闪电发生前，场强度会迅速增强，当防雷器贮存的能量达到某一水平，空气终端便会把信息输送往防雷器电触发装置，在空气终端的尖端便会产生火花，并使尖端周围的空气离子化，形成尖端放电现象。 INDELEC早期预放电避雷针原理 在空气终端的尖端的离子化可被表征为：控制离子的释放：PREVECTRON 2早期预放电防雷器的触发装置容许离子在极短的时间内放电，防雷器触发系统极度的准确性意味着离子可在极准确的时间被释放，换句话说，在主闪电发生前的刹那间。CORONA效应的触发：大量初始电子的存在，连同迅速增强的电场令自然的CORONA效应触发时间减少。预期上引放电通道：PREVETRON 2早期预放电避雷针被设计成从其尖端产生一预期上引放电通道，并早于那些邻近高点产生，这就表示着PREVECTRON 2早期预放电避雷针成为了在其保护范围内最有影响力的一点。在实验室测量时，这个触发时间的提前时间被定义为△T，代表了与单一棒比较起来，PREVECTRON 2早期预放电避雷针空气终端的有效性测量更理想。 易敌雷提前放电避雷针产品系列 PREVECRON 2早期预放电避雷针共有五种型号。其中每种型号由不锈钢中央收集杆、电极和盒组成，适合于腐蚀性环境，对应于不同的防雷保护半径，每种型号分别具有其不同性能的特征。
尖端放电现象以及尖端尺寸对放电的影响
尖端放电现象以及尖端尺寸对放电的影响 要求：通过查阅资料，解释尖端放电现象。建立不同尖端放电模型，研究电场分布及能量分布图，进行比较，得出结论。 例如：建立如下模型仿真其放电情况 小组成员：XXX XXX XXX
尖端放电现象以及尖端尺寸对放电的影响 原理解释 处于静电平衡状态的导体，导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面(这是因为，假设导体内部有电荷，导体内部的场强就不可能为零，自由电荷就会发生定向移动，导体也就没有处于静电平衡状态)；在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷(关于这一点，不妨设想一个极端情况的例子：一枝缝衣针，带电后由于同种电荷相互排斥，电荷自然要被“挤”到针的两端)。 导体尖端的电荷密度很大，附近的场强很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的正负电荷分离。这个现象叫做空气的电离(ionization)。中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带点粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子。那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这个现象叫做尖端放电。 避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。它是一个或几个尖锐的金属棒，保持与大地的良好接触。当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与于云层相反的电荷。通过尖端放电，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的。 尖端放电会导致高压设备上电能的损失，所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑。夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕，俗称电晕，这是一种微弱的尖端放电。 电场矢量分布图
避雷针避雷的原理是什么
避雷针避雷的原理是什么？ 避雷针为什么能避雷呢？ 有人认为，避雷针在雷雨云的感应下产生尖端放电，能中和掉雷雨云中所带的电荷，从而避免发生雷击。也有人认为，避雷针是吸引闪电电流，并把它导入地下。我们必须弄清楚哪一种说法是正确的，才能设计避雷针，有效地避免雷击。 实验测量表明，避雷针在雷雨云的电场作用下所释放的电量是微不足道的。一根避雷针的尖端放电电流一般只有几个微安，而一次中等的雷击能释放大约25~30库仓的电量。这相当于几千根避雷针在几十分钟内放电的总电量。 富兰克林指出，避雷针在雷暴期间的放电电流太小了，它的作用是把闪电引向自身，并沿着它流入大地，不让闪电电流窜到建筑物的各部分去。 避雷装置一般地由接闪器、引下线和接地体三部分组成。避雷针只是接闪器的一种形式，是吸引闪电电流的金属导体，然后通过引下线把闪电电流引到接地体上。接地体是埋设在地下的导体，它可把闪电电流泄放到大地中去。 避雷针对于保护建筑物是很有益的，从安全角度看，最好对所有建筑物都进行防雷。高大的建筑物较易受雷击，然而，据国外一份资料统计，低矮民房受雷击的事例还是不少的，美国每年平均有2000多户民房遭雷击。为此，对一般居民来说普及有关防雷的知识还是很必要的。 安装避雷装置，要遵守下列主要原则。避雷针必须高于一切被它保护的建筑物。装置的各部分连接要牢靠，应采用电焊或气焊，不许采用绑接和锡焊。如果避雷装置接地下不好或安装不合规格，那么被它吸引的闪电电流就可能流窜到建筑物的其它部分，从而造成破坏。现代建筑就采用一种新的既经济又安全的防雷设施，称之为"暗装笼式避雷网"。把建筑物中的金属结构沿钢筋连成一整体，构成一个大型金属网笼。这种笼式避雷网既起屏蔽作用，又充当引下线，是一种更加经济、美观的安全的防雷方式。你到大街上转一转，可看到很多新楼的屋顶上不再有高耸的金属杆和引下线了，那就是因为它们已用上笼式避雷网了。屋顶的各种金属物都用导体连到笼式避雷网上。在屋顶四周还应布设一条金属带，称避雷带，把它与避雷网接上。 安装了避雷装置的建筑物是否就万无一失不遭雷击了呢？那不一定。有些高大建筑物虽安装了避雷装置，但因接地线断裂等原因而"有形无用"了。可见要确保避雷装置发挥效能，不但要正确设计、正确安装，还要经常保养，使它经常处于良好状态，这样一般就可免受雷害了。这里我们对读者提出一个忠告：一定要重视科学，不要轻视避雷技术各种环节的科学原理。更不可自以为是地自行安装避雷针，那是危险的，弄不好，反而会"引雷入室"，反倒遭了雷击灾祸，这种事例不少。科学是马虎不得的，对雷电不能存侥幸心里。黄岛特大火灾就是一具惨痛教训。 避雷针应叫“引雷针”才合适．在雷雨天气，高楼上空出现带电云层时，迅雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷，由于避雷针针头是尖的，而静电感应时，导体尖端总是聚集了最多的电荷．这样，避雷针就聚集了大部分电荷．避雷针又与这些带电云层形成了一个电容器，由于它较尖，即这个电容器的两极板正对面积很小，电容也就很小，也就是说它所能容纳的电荷很少．而它又聚集了大部分电荷，所以，当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体．这样，带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的．避雷针就可以把云层上的电荷导人大地，使其不对高层建筑构成危险，保证了它的安全．
三避雷针的高度设计(上)
1．滚球法 GB 50057—94《建筑物防雷设计规范》附录四滚球法确定接闪器的保护范围，单支避雷针在地面上的保护半径γ0按式（1）计算： γ0 = √h（2hr-h）（1） 式中h ——避雷针高度； hr ——滚球半径，取决于建筑物防雷类别，对于第一类、第二类、第三类防雷建筑物，hr的取值分别为30m、45m、60m； γ0——避雷针在地面上的保护半径。 2．滚球半径和避雷针高度 公式（1）只适用于避雷针高度h小于或等于滚球半径hr，若避雷针高度h大于滚球半径hr时，避雷针的保护范围是否增加，答案是不增加。 例如滚球半径取30m，避雷针固定在地上，针高30m，代入式（1），得出避雷针在地面上的保护半径为30m。 滚球半径仍取30m，避雷针固定在地上，针高若为60m，求避雷针在地面上的保护半径，此时不能采用式（1）计算，对于避雷针高度大于滚球半径时，其在地面上的保护半径等于滚球半径，也就是说，避雷针在地面上的保护半径最大不超过滚球半径。 3．避雷针高度 问题1：一幢高60m的建筑物，在其屋顶上装一支针尖高出屋顶5m的避雷针，用滚球法计算避雷针在屋顶上的保护范围时，避雷针的高度（h）为多少？ 观点1。65m。理由是：避雷针的高度是指避雷针的针尖离地的高度，避雷针装在建筑物的顶部，因此避雷针离地高度为建筑物高度（60m），加上避雷针高度（5m），总高为65m； 观点2。5m。理由是：用滚球法计算避雷针的保护范围时，“地”并非单指大地，“地”是指包括大地在内的与地相连的避雷带等。建筑物顶部四周设置了避雷带，因此避雷针的高度是指避雷针的针尖离避雷带的垂直高度，即为5m。 问题2：一建筑物高100m，在其屋顶装一支高5m的避雷针，另一建筑物高60m，在其屋顶也装一支高5 m的避雷针，问这两支避雷针在地面上的保护范围哪个大？ 观点1。避雷针装得越高，其保护范围越大，因此装在100m高建筑物顶上的避雷针在地面上的保护范围大； 观点2。避雷针的地面保护范围最大不超过滚球半径，因此即使按第三类防雷建筑物计算，它们在地面的保护范围也一样大，地面保护半径都是60m。 问题3：建筑物旁边安装了一支独立避雷针，对不同防雷建筑而言，避雷针的保护范围是否一样？ 观点1。一样。避雷针的保护范围取决于避雷针的离地高度，与被保护建筑物的防雷等级无关； 观点2。不一样，避雷针的保护范围与建筑物的防雷类别有关，第三类防雷防雷建筑物的保护半径最大。 4．避雷针高度的问题1的正确答案 解答依据：GB 50057—94《建筑物防雷设计规范》附录四的最后第7条指出：本附录各图中所画的地面也可以是位于建筑物上的接地金属物、其它接闪器。 对问题1，屋顶上的避雷带因为与地作了电气连接，屋顶上还有避雷网格，因此计算避雷针在屋顶上的保护范围时，避雷针高度应是针尖离避雷带的垂直距离，而不是离大地的距离，因此观点2正确，避雷针的高度应以5m计算。 5．避雷针高度的问题2的正确答案 之三避雷针的高度设计（上）黄晓虹上海市防雷中心
几个有趣的尖端放电实验
几个有趣的尖端放电实验 2007年10月23日 06:50 几个有趣的尖端放电实验 我们知道在静电学中，导体带电时，导体表面突出和尖锐的地方，电荷分布比较密集，使其附近形成很强的电场。导体尖端附近空气中残留的正负离子在强电场的作用下发生剧烈的运动，并与空气中的气体分子碰撞，将空气分子电离成许多新的正负离子，那些与尖端带同种电荷的离子，受到排斥，远离尖端，形成“电风”。与尖端带异种电荷的离子受到吸引，奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷，这就是尖端放电。利用尖端放电现象，我们可以完成几个有趣的实验。 (1)可以这样使水带电 实验装置如图1所示，将缝衣针固定在有机玻璃棒上，玻璃棒用夹子固定在铁架台上，针下方放一只盛满清水的塑料盆，塑料盆放在绝缘板上针尖端距水面约 5cm~10cm，用导线将针与感应起电机的一极相连，再将一根导线一端与验电器相连，另一端裸露部分插入水中。转动起电机，由于针的尖端放电，使水带上同种电荷，验电器箔片逐渐张开。 (2)模拟静电除尘 实验装置如图2所示，取圆形铝板一块固定在绝缘支座上(绝缘支座可用玻璃棒固定在底座上制成，在中学物理实验室中易找到，本文后几个实验中均用到绝缘支座)，将缝衣针装上塑料棒后固定在铁架台上，调节铝板与针尖端间距6cm~8cm，用导线将
铝板和缝衣针分别与感应起电机相连，将点燃的蚊香放在铝板和针之间。让起电机起电，使铝板和缝衣针带电，蚊香烟被铝板吸附，若停止起电，烟又袅袅上升。 (3)旋转的风车 取两个易拉罐，剪一部分铝皮，将铝皮碾压平整，剪出一直径约8cm的圆，再剪成图3a样式的风车，尽量使叶片对称，在其中心处打一小孔，嵌上子母扣作支撑轴承，取缝衣针固定于绝缘支座上，针尖端顶在子母扣的凹坑处，实验装置如图3b所示。实验时，用导线将针与起电机一极相连，转动起电机，起电后，由于叶轮的尖端放电，在反冲作用下，风车旋转起来。 (4)电风驱动的纸杯 取一个一次性的薄纸杯，在杯底中心处打一小孔，嵌上子母扣作支撑轴承。取自行车辐条一根，一端挫尖，另一端固定于小木块上，尖端顶在子母扣的凹坑里，再取两片大些的易拉罐铝皮，碾压平整，分别剪成长约10cm，宽约4cm的长方形，而后剪成排针状，将两个排针用塑料夹固定在绝缘支座上，整个实验装置如图4所示。排针尖距纸杯约1cm，两个排针的尖端指向纸杯的切线方向，实验时，用两根导线分别将
电磁感应现象及其应用生活实践中
西北农林科技大学 电磁感应现象及其应用 学院：风景园林艺术学院 班级：园林134 姓名：崔苗苗 学号：2913911465 134
电磁感应现象及其在生活中的应用 西北农林科技大学风景园林艺术学院 姓名崔苗苗班级园林134班学号 2013011465 摘要自法拉第历经十年发现电磁感应现象后，电磁感便开始应用生活中。话筒， 电磁炉，电视机，手机等生活用品，无不与人类生活息息相关，极大地方便了我们的生活，推动了社会历史的进步和发展。同时，它的应用也是理论向实践不断探索和改进的过程，理论唯有应用于实践，才更能发挥它的价值。 关键词电磁感应现象生活应用 电磁感应现象的发现不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的转化奠定了实验基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，在生活中具有重大的意义。它的发现，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。在电工技术，电子技术以及电磁测量等方面都有广泛的应用，人类社会从此迈入电气化时代，对推动生产力和科学技术发展发挥了重要作用。物理发现的重要性由此可见。本文主要介绍了电磁感应现象及其在人类生活中的相关应用。 一．电磁感应现象定义 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。本质是闭合电路中磁通量的变化。而闭合电路中由电磁感应现象产生的电流叫做感应电流。 二．电磁感应发现历程 电磁学是物理学的一个重要分支，初中时代的奥斯特实验为我们打开电磁学的大门，此后高中三年这一部分内容也一直是学习的重中之重。继1820奥斯特实验之后，电与磁就不再是互不联系的两种物质，电流磁效应的发现引起许多物理学家的思考。当时，很多物理学家便试图寻找它的逆效应，提出了磁能否产生电，磁能否对电作用的问题，而迈克尔·法拉第即为其中一位。他在1821年发现了通电导线绕磁铁转动的现象，然后经历10年坚持不懈的努力，最终于1831年取得突破性进展。 法拉第将两个线圈绕在一个铁环上，其中一个线圈接直流电源，另一个线圈接电流表。他发现，当接直流电源的线圈电路接通或断开的瞬间，接电流表的线圈中会产生瞬时电流。而在这个过程中，铁环并不是必须的。无论是否拿走铁环，再做这个实验的时候，上述现象仍然发生，只是线圈中的电流弱些。 为了透彻研究电磁感应现象，法拉第又继续做了许多的实验。终于，在1831年11月24日，他在向皇家学会提交的一个报告中，将这种现象定名为“电磁感应现象”，并概括了可以产生感应电流的五种类型：变化的电流、变化的磁场、